Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Это не покажется вам столь странным, если вы вспомните, что эмбриологически глаз возникает как отросток головного мозга и по сути дела остается частью мозга. Когда я сказал, что глаз мыслит, я имел в виду, что глаз обрабатывает визуальные, или зрительные данные.

Должно быть, вам приходилось читать, что глаз действует так же, как фотоаппарат или кинокамера: хрусталик глаза отбрасывает изображение на светочувствительные клетки, образующие так называемую сетчатую оболочку. Оттуда изображение передается в мозг в виде серии точек переменной яркости, как от телевизионной камеры. Такое сравнение не вполне правильно, клетки сетчатой оболочки действительно образуют светочувствительною оболочку, но поле светлых и темных пятен не сообщает мозгу никакой информации до тех пор, пока та не будет обработана. Анализ означает две вещи: во-первых, интерпретация темных и светлых пятен, во-вторых, выбор из визуального поля того, что наиболее значимо.

Сетчатая оболочка обладает сетью нервных клеток, соединенных со светочувствительными палочками и колбочками, а также между собой.

Небольшие участки сетчатой оболочки соединены таким образом, что откликаются на следующие аспекты изображения:

а) На сигнал, если на участке существует четкая граница между светлым и темным.

б) На сигнал, если по участку движется выпуклая граница более темная с выпуклой стороны.

в) На сигнал, если контраст между точками на участке изменяется.

г) На сигнал, если свет на участке меркнет.

д) На сигнал, реагируя с интенсивностью, пропорциональной средней освещенности глаза.

Участки сетчатой оболочки, о которых идет речь, перекрываются так, что мозг получает информацию обо всех перечисленных мной аспектах на любом участке сетчатой оболочки.

Как вы видите, мозг получает от глаза информацию, которая в значительной мере уже обработана, а дальнейшая обработка происходит уже в самом мозге. Кое-какие намеки относительно того, как информация обрабатывается нашим головным мозгом, мы можем извлечь из так называемых оптических иллюзий, о которых вам, несомненно, приходилось слышать. Например, несколько линий, начерченных на плоском листке бумаги, мозг обрабатывает так, что они начинают означать «куб в трехмерном пространстве». А поскольку два куба — тот, у которого видна верхняя грань, и тот, у которого видна нижняя грань, —изображаются одинаково, при продолжительном разглядывании куба вы начинаете попеременно видеть то один куб, то другой.

Еще более информативна «иллюзия водопада». Если вы в течение некоторого времени будете пристально разглядывать какое-нибудь непрерывное движение, например, водопад или пятнышки на движущемся приводном ремне, а затем переведете взгляд на какой-нибудь неподвижный предмет, то вы увидите его движущимся. Самое любопытное заключается в том, что хотя вы будете видеть предмет движущимся, вы совершенно ясно будете видеть, что он не изменяет своего положения в пространстве.

Урок, который можем извлечь из сказанного, заключается в утверждении, что на определенном уровне функционирования нашего мозга «движение» не имеет ничего общего с «изменением положения в пространстве». Мы ассоциируем эти два понятия потому, что обычно обработка наших визуальных данных вычитывает «движение» и «изменение положения» из одного и того же набора данных. Но в действительности они не всегда тождественны, и в тех случаях, когда эти понятия расходятся, мы говорим об иллюзии. В действительности мы имеем дело всего лишь с обычной обработкой несколько необычных данных. То, как мы видим вещи и анализируем их по категориям восприятия, таких, как «движение», «трехмерное пространство», «дискретный объект», определяется тем, каким методом пользуется наш мозг при обработке данных.

— Если я не ошибаюсь, — робко заметил мистер Томпкинс, — то столь сложная обработка необходима только для информации, поступающей от глаза. Звуки не требуют анализа.

— Боюсь, что вы все же заблуждаетесь, — возразил незнакомец. — Возьмем, например, музыку. Если вы можете слышать только отдельные звуки, то музыка для вас не существуют. Собаки никогда не слушают радиоприемник ради удовольствия, хотя могут различать некоторые простые мелодии. Чтобы наслаждаться музыкой, вы должны обладать способностью абстрагировать из отдельных звуков определенный временной узор, или, как принято говорить, паттерн, а это требует тренировки. Некоторые люди с недостаточной тренировкой не могут выделить из звуков ничего, кроме простого ритма, создаваемого ударником на барабанах. Поклонники симфонической музыки абстрагируют из слышимых звуков более сложные паттерны, включающие звуки, издаваемые группой ударных инструментов, и многое другое.

Вы легко можете понять в чем здесь дело, рассматривая немузыкальный пример. Если вы выпишите последовательность чисел 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, .... то почти всякий распознает паттерн —закономерность, или правило, по которому построена последовательность: каждое следующее число на единицу больше предыдущего. Запишем теперь другую последовательность: 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, ... Правило ее построения по-прежнему просто. Это предыдущая последовательность, каждый член которой возведен в квадрат. Но запишем теперь последовательность 1, 2, 4^, 16/г, 26/24, ...

Большинству людей разгадать правило, по которому образована эта последовательность, будет очень и очень нелегко, хотя оно не очень и сложное: n-й член последовательности равен nn. Иначе говоря, любое натуральное число нужно возвести в равную ему степень, например, З3 = 27, а результат разделить на п!, т.е. на произведение этого числа на все предшествующие натуральные числа. Например, 3! означает 3-2-1 = 6. Нетрудно придумать столь сложное правило, что даже самый искусный математик встанет в тупик и не сможет его установить.

Это напоминает мне одну историю. Некий физик, работавший в Вашингтоне, любил решать такого рода задачи. Его сын, студент Колумбийского университета, послал ему последовательность чисел 14, 23, 28, 34, 42, 49, 57, ... и вопрос: «Какое число следующее? Поломав над задачей голову целую неделю, отец послал сыну телеграмму: «Сдаюсь. Какое же число следующее?» Ответ гласил: «Центральный Парк», так как последовательность чисел была, как оказалось, составлена из номеров станций метро, расположенных на линии, ведущей к станции «Центральный Парк». Возможно, что сын обошелся с отцом не вполне уважительно.

Но вернемся к музыке. Ясно, что временные паттерны не должны быть настолько простыми, чтобы они могли наскучить, но вместе с тем не должны быть настолько сложными, чтобы их нельзя было распознать. Возможности человеческого мозга ограничены. Можно создавать симфонии, которые намного превзойдут симфонии Бетховена по красоте мелодий и тонкости оркестровки, но если человеческий мозг не сможет распознать таящийся в них временной паттерн, мы будем воспринимать эти шедевры лишь как шум. Более того, даже симфонии Бетховена звучат как шум не только для шимпанзе, но и для многих людей, не имеющих музыкальной подготовки, поскольку и те, и другие неспособны распознавать достаточно сложные паттерны. В конечном счете все сводится к способности обрабатывать данные.